岩溶及岩溶水教学提纲
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水文地质学课件 12岩溶水
12.0 概述12.1 岩溶发育机理12.2 影响岩溶发育的因素12.3 岩溶水系统的演变12.4 岩溶水的特征12.5 我国南北方岩溶水的差异12.0 概述12.0.1 岩溶与岩溶水【定义】地下水和地表水对可溶性岩石进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及重力崩坍，在地下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的水文现象，上述作用及由此产生的各种现象称为“岩溶”。
赋存并运移于岩溶化岩层中的水称为“岩溶水”。
介质的可溶性以及水对介质的差异性溶蚀；岩溶水在流动过程中不断改造着自己的赋存与运动的环境，从而改造着自身的补给、径流、排泄与动态特征。
岩溶水系统是一个能够通过水与介质相互作用不断自我演化的动力系统。
（动态系统）演化初期：岩溶水系统往往与裂隙水系统没有很大的不同演化后期：岩溶水系统，管道系统发育，大范围内的水汇成一个完整的地下河系，某种程度上带有地表水的特征：空间分布极不均一，时间上变化强烈，流动迅速，排泄集中。
水量丰富的岩溶含水系统是理想的供水水源。
岩溶区的奇峰异洞与大泉是宝贵的旅游资源。
但是……12.1 岩溶发育机理溶滤作用的强度回忆1）矿物盐类的溶解度；2）岩土的空隙特征；3）水的溶蚀能力；4）水中气体成分的含量；5）水的流动状况。
12.1 岩溶发育机理岩溶发育的基本条件：1）具有可溶性岩石； 2）可溶岩必须是透水的；3）具有溶蚀能力的水；4）具有良好的水循环交替条件，即具有良好的地下水补给、径流、排泄条件。
最活跃最积极的条件是地下水的循环交替条件，它受控于气候、地形地貌、地质结构、地表非可溶岩覆盖及植被发育条件等。
12.1.1 碳酸岩盐的溶蚀过程1）与水接触的石灰岩，在偶极水分子作用下发生溶解：-++⇔2323CO Ca CaCO 2）水中存在由碳酸、有机酸、无机酸等酸类所解离的H +，与CO 32－结合成HCO 3－，使①右边的CO 32－不断减少而破坏平衡，进而促进CaCO 3的再度溶解。
水文地质学-第10章岩溶水
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第十章 岩溶水
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喀斯特地貌不仅是一种很好的旅游资源,而且具 有丰富的地下水资源。地下溶洞中,还埋藏着 大量的古生物和古人类化石,或成为储存铝土 矿、砂矿及油气的良好场所。因此它具有重大 和科研与生产价值。但由喀斯特作用所引起的 地貌灾害,如地基塌陷、水库漏水及地面干旱 等均需积极防治。
水文地质学
第十章 岩溶水
§ 10.0 概述
喀斯特(又称岩溶)地貌是由喀斯特作用而成的现 象总称。
喀斯特(Karst)原是南斯拉夫西北部的一个石灰 岩高原名称,那里发育着各种石灰岩喀斯特地 貌。19世纪末,南斯拉夫学者司威直 J.Cvijic就 借用该地名来形容石灰岩的地貌、水文现象, 并为后来世界各国所通用的专门术语。我国在 1966年第一届喀斯特学术会议上,曾提出将喀 斯特改称为岩溶,作为Karst的同义语。1988年 由全国自然科学名词审定委员会公布的《地理 名词》,仍定名为喀斯特。岩溶作为又称。
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第十章 岩溶水
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三、岩溶水的补给、排泄与动态特征 1.岩溶水的补给特征
裸露型:可溶岩直接出露地表;广西、云南、贵州、 四川、湖北等。
覆盖型:可溶岩被松散堆积物掩埋; 埋藏型:可溶岩被其它基岩盖住。
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第十章 岩溶水
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2.岩溶水的排泄特征
集中排泄是岩溶水排泄的重要特征,有些以单 泉,有些是以泉群,有些以地下暗河形式排泄。
第十章 岩溶水
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第十章 岩溶水
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第十章 岩溶水
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四、地下水径流强度
地下水是一个开放体系,随着水的流动,CO2不断消耗, 新流来的水又不断补充CO2,所以能使CaCO3的溶解 持续进行。否则CaCO3溶解的生命就将终结。从而可 以看出:地下水的径流条件是控制岩溶发育最后的,最 关键的因素。
第13章岩溶水
第13章 岩溶水
概述 岩溶发育的基本条件 岩溶水系统的改造与演变 岩溶水特征 我国南北方岩溶及岩溶水差异
13.1 概 述
岩溶（作用）
水对可溶性岩石进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及 重力崩坍，地在下形成大小不等的空洞，在地表造成 各种独特的地貌现象以及特殊的水文现象，上述作用 及由此产生的各种现象称为岩溶。
前南斯拉夫雅德罗岩溶泉流量中：管道-洞穴释出水 量17.4%，溶蚀裂隙7.3%，其他75.3%
贵州普定后寨地下河出口流量中：管道-洞穴释出水 量3.21%，溶蚀裂隙9.6%，其他87.19%
13.4 岩溶水特征
13.4 岩溶水特征
岩溶水运动特征
孤立水流与具有统一地下水面的岩溶含水系 统并存
13.3 岩溶水系统的改造与演变
主干与东支在向斜核 部 12条支流沿横张裂隙 发育 干流长57.2km 干支流总长241.1km 干流上中游宽几米~几 十米，下游宽几十米 最大流量544.9m3/s 最小流量4m3/s
13.3 岩溶水系统的改造与演变
地下水系统与岩溶发育的空间特征
处于同一气候条件下构造开启程度不同的岩 溶含水系统可能由于种种原因地下水径流交 替条件不同而具有不同的岩溶发育程度。
以下通过流网中流线的稀密程度推断岩溶空 间分布特征
Hale Waihona Puke 13.3 岩溶水系统的改造与演变
13.3 岩溶水系统的改造与演变
13.3 岩溶水系统的改造与演变
新构造运动对岩溶发育的影响
山区： 构造稳定期，岩溶发育形成管道-洞穴系统； 构造隆升期，无法形成管道-洞穴系统； 构造的间隙性隆升与稳定停顿交替，形成多 层管道-洞穴系统，以及多级同期阶地台面或 者地形剥蚀面；
概述 岩溶发育的基本条件 岩溶水系统的改造与演变 岩溶水特征 我国南北方岩溶及岩溶水差异
13.1 概 述
岩溶（作用）
水对可溶性岩石进行化学溶解，并伴随以冲蚀作用及 重力崩坍，地在下形成大小不等的空洞，在地表造成 各种独特的地貌现象以及特殊的水文现象，上述作用 及由此产生的各种现象称为岩溶。
前南斯拉夫雅德罗岩溶泉流量中：管道-洞穴释出水 量17.4%，溶蚀裂隙7.3%，其他75.3%
贵州普定后寨地下河出口流量中：管道-洞穴释出水 量3.21%，溶蚀裂隙9.6%，其他87.19%
13.4 岩溶水特征
13.4 岩溶水特征
岩溶水运动特征
孤立水流与具有统一地下水面的岩溶含水系 统并存
13.3 岩溶水系统的改造与演变
主干与东支在向斜核 部 12条支流沿横张裂隙 发育 干流长57.2km 干支流总长241.1km 干流上中游宽几米~几 十米，下游宽几十米 最大流量544.9m3/s 最小流量4m3/s
13.3 岩溶水系统的改造与演变
地下水系统与岩溶发育的空间特征
处于同一气候条件下构造开启程度不同的岩 溶含水系统可能由于种种原因地下水径流交 替条件不同而具有不同的岩溶发育程度。
以下通过流网中流线的稀密程度推断岩溶空 间分布特征
Hale Waihona Puke 13.3 岩溶水系统的改造与演变
13.3 岩溶水系统的改造与演变
13.3 岩溶水系统的改造与演变
新构造运动对岩溶发育的影响
山区： 构造稳定期，岩溶发育形成管道-洞穴系统； 构造隆升期，无法形成管道-洞穴系统； 构造的间隙性隆升与稳定停顿交替，形成多 层管道-洞穴系统，以及多级同期阶地台面或 者地形剥蚀面；
第13章 岩溶水
第3节 岩溶(yánróng)水特征
岩溶介质(jièzhì)中的地下水流动
运动特征： 1、层流与紊流共生
2、有压与无压共存
3、运动方向的不同步 （局部与整体不一致）
4、缺乏统一的区域(qūyù)地 下水水位
共四十七页
雨季情况下
第3节 岩溶 水特征 (yánróng)
三、岩溶水的补给、排泄(páixiè)与动态
山泉、郭庄泉、广胜寺胜泉、龙子祠泉，支撑了山西盆地的工农 业发展
3、广西桂林山水甲天下，奇特岩溶景观；云南路南石林，壮观与气 势，让游客流连忘返
共四十七页
第1节 岩溶发育(fāyù)的基本条件
二、学习岩溶水的意义
岩溶水的奇特又常使人无奈，出现一些消极作用，如：
1、我国华北地区大多数煤矿煤层(méicéng)下伏为灰岩承压含水层， 承压水头高，带来了开采的巨大风险
水几乎没有机械搬运能力，岩溶发展比较缓慢。
2、快速发展阶段
地下水流对介质的改造由化学溶蚀变为机械侵蚀与化学溶蚀共存， 机械侵蚀变得愈益重要。
表现为：形成地下洞穴、地表的溶斗、落水洞、溶蚀洼地、地 下河流
3、停滞衰亡阶段 随着地下水位的总体下降和水力坡度的逐渐降低，地下水的溶蚀能
力逐渐降低甚至消失，岩溶发育呈停滞状态。
岩溶演化的正反馈过程：不均匀介质→不均匀水流→差异性溶蚀→更不均 匀的介质→更不均匀的水流→进一步的差异性溶蚀→…
岩溶发展过程实质是介质的非均质化过程与水流的集中过程 岩溶发展速度划分为三个阶段：起动阶段、快速发展阶段、停滞衰 亡阶段
共四十七页
第2节 岩溶水系统(xìtǒng)的演变
1、起动阶段 地下水对介质以化学溶蚀作用为主，水流通道比较(bǐjiào)狭小，地下
第十三章岩溶水
• 13.1.2岩溶发育的影响因素 • （1）可溶岩的存在，可溶岩的成分与结构是控制岩溶发育的内因； • （2）可溶岩必须是透水的，水流才能进入岩石进行溶蚀； • （3）水具有侵蚀能力，含有CO2或其它酸类，侵蚀能力才明显增强； • （4）水是流动的，水的流动是保证岩溶发育的充要条件，水不流动，终究会
达到饱和而停止发展； • （5）其它因素：植被土壤发育的湿热气候条件下岩溶格外发育；构造作用产
生的裂隙影响岩石的透水性和水的流动。
• 13.1.3碳酸盐的成分与结构 • 可溶岩： • （1）卤化物岩（岩盐、钾盐、镁盐），分布少； • （2）硫酸盐岩（石膏），分布少； • （3）碳酸盐岩（石灰岩、白云岩、大理岩），分布面积大。 • 可溶岩作为岩溶发育的物质基础，作为溶解对象，不同成分与结构的岩石溶
第十三章 岩溶水
• 13.1岩溶发育的基本条件与影响因素 • 13.2岩溶水系统的演变 • 13.3 岩溶水的特征 • 13.4 我国南北方岩溶及岩溶水的差异
• 岩溶对大多数人来说都不陌生，岩溶现象对许多人来说是很神密的（含 部分专业人员），岩溶现象的壮观奇特，岩溶水的神出鬼末，有着积极 的一面：
• 13.3.2岩溶水的运动特征 • (1) 通常为层流、紊流共存，细小孔隙与裂隙中的地下水一般为
层流运动，大管道中的地下水一般呈紊流运动。 • (2) 在岩溶水系统中，局部流向与整体流向常常是不一致的。 • (3) 岩溶可以是潜水，也可以是承压水。
• 13.4 我国南北方岩溶及岩溶水的差异
• 11.4.1 南方岩溶及岩溶水 • （1）岩溶发育程度：南方岩溶发育比较充分，岩溶现象较典型，地表可有峰
• （2）局部地下水流动系统：循环深度浅，源汇距离短，地下径流强烈， 大体以水平运动为主，岩溶最为发育，多形成以水平溶洞为主的管道系 统、倾斜溶洞。
实习IV岩溶及岩溶水的发育规律实习目的通过实例分析加深对
实习IV 岩溶及岩溶水的发育规律一、实习目的通过实例分析, 加深对岩溶发育的基本规律及岩溶水持征的理解。
二、岩溶及岩溶水发育基本规律岩溶发育规律是由岩溶作用的基本条件决定的。
即岩石可溶性、岩石透水性、水的侵蚀性和水的流动性, 缺一不可。
1．岩石可溶性在非可溶岩石(页岩、泥岩、致密性硅质火山岩)地区, 地下水仅存在于一定规模的断裂、节理和裂隙中, 很难溶蚀扩大其空隙。
而在可溶岩石(石灰岩、钙质胶结砂岩和砾岩)地区, 开始时地下水仅存在于一定规模的断裂、节理和裂隙中, 随着时间推移地下水溶蚀使其空隙不断扩大, 甚至形成巨型的厅堂状溶洞。
通常, 石灰岩纯度越高厚度越大, 岩溶越发育。
白云质灰岩和泥质灰岩次之, 硅质灰岩最差。
但在可溶岩和非可溶岩接触带, 由于原生沉积层之间顺层空隙发育, 因此岩溶往往也很发育。
在一些钙质胶结的砂岩和砾岩地区、岩石硬度很大，断裂发育, 地下水溶蚀能力很强, 可形成典型的丹霞石林地形。
2．岩石透水性构造裂隙不发育的厚层纯灰岩地段, 岩石致密坚硬, 空隙很少, 地下水溶蚀很缓慢。
当处于构造破碎带位置的同样灰岩, 由于断裂、节理裂隙连通性好, 透水性极强, 地下水量丰富, 岩溶溶洞极为发育。
因此, 在可溶岩区, 张性断裂破碎带和褶皱轴部以及压性断层周围影响带岩溶均很发育。
3．水的流动性河谷附近的岩溶地下水可分为垂直渗流带、季节变化带、水平流动带和深循环带。
(1)垂直渗流带位于河谷两岸的岩溶地下水位以上。
岩溶发育早期, 主要由大气降水通过垂直构造裂隙渗入岩溶地下水。
中、晚期以岩溶塌陷或竖井作为补给通道。
(2)季节变化带位于岩溶地下水面附近。
不同季节厚度则不同, 丰水季节河水补给地下水, 水位抬高, 厚度增大, 使垂直渗流带下部变为水平流动带。
枯水季节地下水位下降,又变为垂直渗流带。
此带岩溶比垂直渗流带要发育, 而且既有垂直洞穴又有水平溶洞。
(3)水平流动带此带位于最低岩溶地下水位以下, 受主排水河道所控制。
第十二章岩溶水
第十二章岩溶水
12.1 岩溶发育的基本条件与影响因素 12.2 岩溶水系统的演变（差异溶蚀与地下河系化） 12.3 岩溶发育与岩溶水的分带性 12.4 岩溶水的特征 12.5 我国南北方岩溶及岩溶水的差异
概述
1.岩溶：水对可溶岩石进行化学溶解，伴以冲蚀作用及重力崩坍，在地 下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的 水文现象。也叫喀斯特。 岩溶可以划分为地表岩溶和地下岩溶。
注意：经过白云岩化后的岩石，孔隙度可以增大到百分之十几（由 于白云岩化使岩石体积变小）；在裂隙不发育的条件下孔隙对岩溶发 育起控制作用，多形成岩溶中等发育、比较均一的岩溶含水层。 2.岩石的透水性： 1）碳酸盐岩的透水性确定因素： a.碳酸盐岩形成时的原生孔隙：孔隙度小，孔隙细，连通不好，对透水 性的作用不大； b.成岩后形成的次生裂隙：包括风化裂隙和构造裂隙。尤其是后者对透 水性起决定性作用。 2）各类碳酸盐岩中构造裂隙发育及岩溶透水性特点： a.厚层质纯灰岩：构造裂隙发育很不均匀，比较稀疏、宽而长。各部分 的透水性差别大。有利于形成大型岩溶洞穴，岩溶发育极不均匀。 b.中薄层灰岩：构造裂隙往往发育密集、短小而均匀，连通性好的层面 裂隙尤其发育，有利于形成溶蚀比较均匀的岩溶含水层。但由于厚度 所限，且一般含杂质较多，因此，岩溶发育均匀而不强烈。 c. 泥质灰岩：具有比较强的塑性，形成的裂隙张开宽度比较小，延伸 性也比较差，不溶的泥质充填裂隙会阻碍水的循环流动，不利于岩溶 的发育。
2.岩溶水：赋存并运移于岩溶化岩层中的水称为岩溶水。
3.岩溶水作用：岩溶水在流动过程中不断扩展介质的空隙，改变其形状， 改造着自己的赋存与运动的环境，从而改造着自身的补给、径流、排 泄与动态特征。
4.岩溶水总体特点：
12.1 岩溶发育的基本条件与影响因素 12.2 岩溶水系统的演变（差异溶蚀与地下河系化） 12.3 岩溶发育与岩溶水的分带性 12.4 岩溶水的特征 12.5 我国南北方岩溶及岩溶水的差异
概述
1.岩溶：水对可溶岩石进行化学溶解，伴以冲蚀作用及重力崩坍，在地 下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的 水文现象。也叫喀斯特。 岩溶可以划分为地表岩溶和地下岩溶。
注意：经过白云岩化后的岩石，孔隙度可以增大到百分之十几（由 于白云岩化使岩石体积变小）；在裂隙不发育的条件下孔隙对岩溶发 育起控制作用，多形成岩溶中等发育、比较均一的岩溶含水层。 2.岩石的透水性： 1）碳酸盐岩的透水性确定因素： a.碳酸盐岩形成时的原生孔隙：孔隙度小，孔隙细，连通不好，对透水 性的作用不大； b.成岩后形成的次生裂隙：包括风化裂隙和构造裂隙。尤其是后者对透 水性起决定性作用。 2）各类碳酸盐岩中构造裂隙发育及岩溶透水性特点： a.厚层质纯灰岩：构造裂隙发育很不均匀，比较稀疏、宽而长。各部分 的透水性差别大。有利于形成大型岩溶洞穴，岩溶发育极不均匀。 b.中薄层灰岩：构造裂隙往往发育密集、短小而均匀，连通性好的层面 裂隙尤其发育，有利于形成溶蚀比较均匀的岩溶含水层。但由于厚度 所限，且一般含杂质较多，因此，岩溶发育均匀而不强烈。 c. 泥质灰岩：具有比较强的塑性，形成的裂隙张开宽度比较小，延伸 性也比较差，不溶的泥质充填裂隙会阻碍水的循环流动，不利于岩溶 的发育。
2.岩溶水：赋存并运移于岩溶化岩层中的水称为岩溶水。
3.岩溶水作用：岩溶水在流动过程中不断扩展介质的空隙，改变其形状， 改造着自己的赋存与运动的环境，从而改造着自身的补给、径流、排 泄与动态特征。
4.岩溶水总体特点：
12水文地质学基础-岩溶水
5）其它酸类离解产生H+提高碳酸钙的溶解度 a.碳酸盐区附近存在大量植被腐殖质可产生有机酸； b.碳酸盐区附近存在金属硫化物矿氧化带及含黄铁矿的煤系地层时，可 产生硫酸，岩溶格外发育。 一般情况下，侵蚀水随溶蚀不断进行， Ca+浓度加大，饱和，则侵蚀 能力降低。 6）深部岩溶发育的原因： a.混合溶蚀效应： 两种或两种以上不同含量CO2 的饱和CaCO3 溶液混合后会变为不饱 和而重新具有侵蚀性，从而对碳酸盐进行新的侵蚀。 实际上，对岩溶发育有利的混合作用是不同CO2 含量的水的混合， 除了解释深部岩溶以外，有利于不同成分的水的混合部位，如：潜水 面、导水通道及汇水的宽大裂隙处，岩溶都比较发育。 b.次生溶蚀效应： 含有大量CO2的土壤空气，以气泡形式被裹留于下渗降水中，由于 浅部压力低，部分CO2未能溶入浅部水中而随降水入渗到地下深处， 地下深处压力大， CO2溶于水中而增强了深部水的溶蚀能力，产生深 部岩溶。
整的地下河系，呈现水系化特征；
3）具有地表水的特征：空间分布极不均一，时间上变化强烈，流动迅 速，排泄集中，多呈紊流状态。
岩溶水的消极不利方面
12.1 岩溶发育的基本条件与影响因素
一、岩溶发育的基本条件 1.可溶岩的存在； 2.可溶岩层具有一定的透水性； 3.水是流动的； 4.水具有侵蚀能力。 二、岩溶发育的影响因素 卤化物岩（岩盐、钾盐、镁盐）、硫酸盐岩（石膏等）及碳酸盐岩（石灰岩、 白云岩、大理岩）等都是可溶岩。但前两类岩石分布不广，岩体较小，而碳 酸盐类岩石分布广，岩体大，具有普遍意义。 1.碳酸盐岩的成分与结构 1）成分：结构由不同比例的方解石和白云石组成，并含有泥质、硅质等杂质。 溶解速度及岩溶发育强度：纯灰岩﹥白云岩﹥硅质、泥质灰岩。 2）组分及结构： a.组分：包括粒度相当于粉粒到砾的粒屑和充填在粒屑之间的粒度细小的泥晶 以及以化学沉淀方式充填于颗粒之间的方解石亮晶。它们形成了各种碳酸盐 岩结构，产生各类孔隙，决定其溶蚀强度。 b.结构： 生物礁岩结构：最易溶蚀，它主要由生物碎屑组成，孔隙大且多； 泥晶粒屑碳酸盐岩及泥晶碳酸岩次之； 亮晶碳酸岩，尤其是经过重结晶作用的亮晶碳酸盐岩，孔隙度小，最不易溶 蚀。
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替式岩溶发育的充分必 要条件
水的流动性反映了水在可溶岩层中的交 替程度。
只有水循环交替条件好，水的流动速度 快，才能将溶解物质带走，同时又促使含 有大量CO2的水源源不断地得到补充，则岩 溶发育速度就快。反之，岩溶发育就慢， 甚至处于停滞状态。
岩溶的发育和分布规律： 1水平方向 2垂直方向： ①垂直循环带 ②水平循环带 ③过渡循环带 ④深部循环带
岩溶地貌
岩溶地貌根据它们出露的情况分为地表岩溶地貌、地下岩溶地貌 以及它们的组合地貌。 1 地表岩溶地貌：石芽与溶沟；漏斗；竖井；落水洞；溶蚀洼地 ；坡立谷；干谷和盲谷 2 地下岩溶地貌：溶洞；地下河 3 落水洞、竖井、地下通道组合；河谷和暗河组合；塌陷与地下 通道组合；溶洞与地下通道组合；溶洞与阶地组合；分水岭风口 与溶洞组合
填情况。当溶洞的规模大、埋深浅、溶洞顶板承 受不了建筑物的荷载时，就会使溶洞顶板坍塌、 地基失稳。当建筑物地基直接遇到溶洞时，可视 溶洞的规模及充填物情况，进行适当处理。规模 小，可采用清除或堵塞，或盖板跨越；规模大， 则不宜作为建筑物的地基。为了确保溶洞地基的 稳定性，必须根据溶洞的规模、溶洞顶板岩层的 性质确定洞穴离地面的安全深度，即溶洞顶板的 安全厚度。当溶洞埋深大于安全厚度时，地基是 稳定的；否则地基不稳定，必须进行处理。
由于溶洞的形成与地表水和地下水的关系极为密切，土洞 的处理首先措施是治水，然后根据具体情况，可采取以下 方法处理：
• a.当土洞埋深较浅时，可采用挖填和梁板跨越；
• b.对直径较小的深埋土洞，因其稳定性好，危害 性小，故可不处理洞体，而仅在洞顶上部采取梁 板跨越；
• c.对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌砂 （砾）或灌碎石混凝土以充填空间。
喀 斯 特 地 貌
岩溶发育的基本条件和影响因素
岩溶发育的基本条件： ①可溶岩层的存在
②可溶岩层必须是透水的 ③ 具有侵蚀能力的水 ④ 水是流动性的
影响岩溶发育的因素： ①气候 ②地层的组合、厚度及产状的影响 ③构造的影响
岩石的可溶性
可溶性岩层时发生溶蚀作用的必要前 提，它必 须具有一定的透水性，使水能进入岩层内部进行 溶蚀
• 式中 H0——洞体最大高度（m）；
•
K——岩体松散（涨余）系数，石灰岩K=1.2，粘土
K=1.05。
• c.若溶洞顶板不完整，裂隙、节理发育，则可按裂隙节理 分布特征采用受力的梁（板）计算弯矩，根据弯矩和岩体 应力求洞顶板的厚度。
土洞地基
在覆盖型岩溶地区，可溶岩的上覆土层中常常发育着空洞， 一般叫土洞。当土洞顶板在建筑物荷载作用下失去平衡而 产生下陷或塌落时，则危及建筑物的安全。因此，凡是岩 溶地区有第四纪土层分布的地段，都要注意土洞发育的可 能性，应查明土洞的成因、形成条件，土洞的位置、埋深、 大小，以及与土洞发育有关的溶洞、溶沟的分布。
Ⅰ-垂直循环带；Ⅱ -过渡循环带； Ⅲ-水平循环带；Ⅳ -深部循环带
岩溶水
存与运移于可溶岩的空隙、裂隙以及溶 洞中的地下水叫岩溶水。岩溶含水介质是 多级次的空隙系统。一般情况下，包含下 列尺寸不等的空隙：①岩溶管道，通常直 径数十厘米到数米，其中还包括体积十分 巨大的溶洞；②各级构造裂隙；③成岩过 程中形成的各种原生孔隙与裂隙； 充填溶 洞的松散沉积物。
岩石的可溶性按岩性成分可分为三类 ①易溶的卤素盐类，如岩盐 ② 中等溶度的硫酸盐类，如石膏和硬石膏 ③难溶的碳酸盐类，如石灰岩、白云岩、泥灰岩
岩石的透水性
岩溶要发展，岩石必须具有透水性。 一般在断层破碎带、裂隙密集带和褶皱轴部附 近，因为岩石裂隙发育且连通性好，有利于地下 水的运动，从而促进了岩溶的发育，并且往往沿 此方向发育着溶洞、地下河等。 另外，地表附近吗，由于风化裂隙增多，所以 岩溶一般比较发育。 ——裂隙发育（初始裂隙）→岩溶系统 ——断层发育决定了溶洞的形成
❖ 可溶性岩石在世界上分布很广，占全球面积的 10.2％。在我国裸露的可溶性岩(碳酸盐类)面 积为90.7万／km2，占全国面积的9.4％，主 要分布于广西、云南及贵州等地，是世界上喀 斯特地貌最发育的地区之一，如桂林山水和路 南石林皆著名于世。
❖ 在岩溶地区，由于存在大量的地下空洞，进行 水库修建是要注意防止渗漏问题，在开挖隧道 和建设矿井时要注意涌水排水问题，在建筑铁 路、桥梁和厂房时要注意地基的塌陷问题。
实践中，对溶洞顶板安全厚度的确定常 采用以下方法
• a.对洞顶完整的溶洞，顶板安全厚度采用厚跨比法确定。 认为当溶洞顶板厚度h与建筑物跨过溶洞的长度L之比 h/L>0.5时，溶洞顶板安全。
• b.对顶板不完整、洞顶坍塌的溶洞，顶板安全厚度洞顶板 坍塌堵塞计算法。所需塌落高度(H)按下式计算：
•
H=H0/(K-1)
岩溶区的主要工程问题
由于岩溶的发育致使建筑物和地基的工 程地质条件大为恶化，因此在岩溶地区修 建各类工程建筑物时必须对岩溶进行工程 地质研究，以预测和解决因岩溶而引起的 各种工程地质问题。归结起来，岩溶区的 工程地质问题主要有两类。
1地基稳定性及塌陷问题 2 渗漏和突水问题
溶洞地基
• 溶洞地基的稳定性取决于溶洞的规模、埋深及充
水的溶蚀性
水对碳酸盐类岩石的溶解能力，主要取决于 水含中量侵越蚀多性，水CO的2的溶含蚀量能。力水也中越侵强蚀。性其C化O学2的方 程式：CaCO2+H2O+CO2==Ca2++2HCO3-
减 的 碳 淀该少C酸作反O，含用应2就或量。是要者减可向水 少逆相中，的反游这反的离时应方CC，aO向当C2转减O空3化少气就，时中要使，的发水化C生O中合沉2
岩溶及岩溶水
岩溶作用
基本概念与研究意义
❖凡是以地下水为主，地表水为辅，以化学过程（溶 解与沉淀）为主，机械过程（流水侵蚀和冲积、重力 崩塌和堆积）为辅的 对可溶性岩石的破坏和改造作用 都叫岩溶作用。这种作用改造成的地表形态和地下形 态就叫岩溶地貌。岩溶作用及其新产生的水文现象和 地貌现象统称岩溶。 ❖又称喀斯特(Karst)。19世纪末，南斯拉夫学者J. Cvijic研究了南斯拉夫喀斯特高原的这种地貌，故得 名。
水的流动性反映了水在可溶岩层中的交 替程度。
只有水循环交替条件好，水的流动速度 快，才能将溶解物质带走，同时又促使含 有大量CO2的水源源不断地得到补充，则岩 溶发育速度就快。反之，岩溶发育就慢， 甚至处于停滞状态。
岩溶的发育和分布规律： 1水平方向 2垂直方向： ①垂直循环带 ②水平循环带 ③过渡循环带 ④深部循环带
岩溶地貌
岩溶地貌根据它们出露的情况分为地表岩溶地貌、地下岩溶地貌 以及它们的组合地貌。 1 地表岩溶地貌：石芽与溶沟；漏斗；竖井；落水洞；溶蚀洼地 ；坡立谷；干谷和盲谷 2 地下岩溶地貌：溶洞；地下河 3 落水洞、竖井、地下通道组合；河谷和暗河组合；塌陷与地下 通道组合；溶洞与地下通道组合；溶洞与阶地组合；分水岭风口 与溶洞组合
填情况。当溶洞的规模大、埋深浅、溶洞顶板承 受不了建筑物的荷载时，就会使溶洞顶板坍塌、 地基失稳。当建筑物地基直接遇到溶洞时，可视 溶洞的规模及充填物情况，进行适当处理。规模 小，可采用清除或堵塞，或盖板跨越；规模大， 则不宜作为建筑物的地基。为了确保溶洞地基的 稳定性，必须根据溶洞的规模、溶洞顶板岩层的 性质确定洞穴离地面的安全深度，即溶洞顶板的 安全厚度。当溶洞埋深大于安全厚度时，地基是 稳定的；否则地基不稳定，必须进行处理。
由于溶洞的形成与地表水和地下水的关系极为密切，土洞 的处理首先措施是治水，然后根据具体情况，可采取以下 方法处理：
• a.当土洞埋深较浅时，可采用挖填和梁板跨越；
• b.对直径较小的深埋土洞，因其稳定性好，危害 性小，故可不处理洞体，而仅在洞顶上部采取梁 板跨越；
• c.对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌砂 （砾）或灌碎石混凝土以充填空间。
喀 斯 特 地 貌
岩溶发育的基本条件和影响因素
岩溶发育的基本条件： ①可溶岩层的存在
②可溶岩层必须是透水的 ③ 具有侵蚀能力的水 ④ 水是流动性的
影响岩溶发育的因素： ①气候 ②地层的组合、厚度及产状的影响 ③构造的影响
岩石的可溶性
可溶性岩层时发生溶蚀作用的必要前 提，它必 须具有一定的透水性，使水能进入岩层内部进行 溶蚀
• 式中 H0——洞体最大高度（m）；
•
K——岩体松散（涨余）系数，石灰岩K=1.2，粘土
K=1.05。
• c.若溶洞顶板不完整，裂隙、节理发育，则可按裂隙节理 分布特征采用受力的梁（板）计算弯矩，根据弯矩和岩体 应力求洞顶板的厚度。
土洞地基
在覆盖型岩溶地区，可溶岩的上覆土层中常常发育着空洞， 一般叫土洞。当土洞顶板在建筑物荷载作用下失去平衡而 产生下陷或塌落时，则危及建筑物的安全。因此，凡是岩 溶地区有第四纪土层分布的地段，都要注意土洞发育的可 能性，应查明土洞的成因、形成条件，土洞的位置、埋深、 大小，以及与土洞发育有关的溶洞、溶沟的分布。
Ⅰ-垂直循环带；Ⅱ -过渡循环带； Ⅲ-水平循环带；Ⅳ -深部循环带
岩溶水
存与运移于可溶岩的空隙、裂隙以及溶 洞中的地下水叫岩溶水。岩溶含水介质是 多级次的空隙系统。一般情况下，包含下 列尺寸不等的空隙：①岩溶管道，通常直 径数十厘米到数米，其中还包括体积十分 巨大的溶洞；②各级构造裂隙；③成岩过 程中形成的各种原生孔隙与裂隙； 充填溶 洞的松散沉积物。
岩石的可溶性按岩性成分可分为三类 ①易溶的卤素盐类，如岩盐 ② 中等溶度的硫酸盐类，如石膏和硬石膏 ③难溶的碳酸盐类，如石灰岩、白云岩、泥灰岩
岩石的透水性
岩溶要发展，岩石必须具有透水性。 一般在断层破碎带、裂隙密集带和褶皱轴部附 近，因为岩石裂隙发育且连通性好，有利于地下 水的运动，从而促进了岩溶的发育，并且往往沿 此方向发育着溶洞、地下河等。 另外，地表附近吗，由于风化裂隙增多，所以 岩溶一般比较发育。 ——裂隙发育（初始裂隙）→岩溶系统 ——断层发育决定了溶洞的形成
❖ 可溶性岩石在世界上分布很广，占全球面积的 10.2％。在我国裸露的可溶性岩(碳酸盐类)面 积为90.7万／km2，占全国面积的9.4％，主 要分布于广西、云南及贵州等地，是世界上喀 斯特地貌最发育的地区之一，如桂林山水和路 南石林皆著名于世。
❖ 在岩溶地区，由于存在大量的地下空洞，进行 水库修建是要注意防止渗漏问题，在开挖隧道 和建设矿井时要注意涌水排水问题，在建筑铁 路、桥梁和厂房时要注意地基的塌陷问题。
实践中，对溶洞顶板安全厚度的确定常 采用以下方法
• a.对洞顶完整的溶洞，顶板安全厚度采用厚跨比法确定。 认为当溶洞顶板厚度h与建筑物跨过溶洞的长度L之比 h/L>0.5时，溶洞顶板安全。
• b.对顶板不完整、洞顶坍塌的溶洞，顶板安全厚度洞顶板 坍塌堵塞计算法。所需塌落高度(H)按下式计算：
•
H=H0/(K-1)
岩溶区的主要工程问题
由于岩溶的发育致使建筑物和地基的工 程地质条件大为恶化，因此在岩溶地区修 建各类工程建筑物时必须对岩溶进行工程 地质研究，以预测和解决因岩溶而引起的 各种工程地质问题。归结起来，岩溶区的 工程地质问题主要有两类。
1地基稳定性及塌陷问题 2 渗漏和突水问题
溶洞地基
• 溶洞地基的稳定性取决于溶洞的规模、埋深及充
水的溶蚀性
水对碳酸盐类岩石的溶解能力，主要取决于 水含中量侵越蚀多性，水CO的2的溶含蚀量能。力水也中越侵强蚀。性其C化O学2的方 程式：CaCO2+H2O+CO2==Ca2++2HCO3-
减 的 碳 淀该少C酸作反O，含用应2就或量。是要者减可向水 少逆相中，的反游这反的离时应方CC，aO向当C2转减O空3化少气就，时中要使，的发水化C生O中合沉2
岩溶及岩溶水
岩溶作用
基本概念与研究意义
❖凡是以地下水为主，地表水为辅，以化学过程（溶 解与沉淀）为主，机械过程（流水侵蚀和冲积、重力 崩塌和堆积）为辅的 对可溶性岩石的破坏和改造作用 都叫岩溶作用。这种作用改造成的地表形态和地下形 态就叫岩溶地貌。岩溶作用及其新产生的水文现象和 地貌现象统称岩溶。 ❖又称喀斯特(Karst)。19世纪末，南斯拉夫学者J. Cvijic研究了南斯拉夫喀斯特高原的这种地貌，故得 名。